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GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

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Academic year: 2022

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GEMS: GLOBAL ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM

(PROGRAMMEMONDIALDESURVEILLANCECONTINUEDEL'ENVIRONNEMENT)

GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

Troisième édition

Préparé en collaboration avec les partenaires suivants:

Le Programme des Nations Unies pour l'Environnement

L'Organisation Mondiale de la Santé

L'Organisation des Nations Unies pour l'Education, la Science et la Culture

L'Organisation Météorologique Mondiale

CENTRE COLLABORATEUR DE L'ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTE POUR LA QUALITE DES EAUX SUPERFICIELLES ET SOUTERRAINES

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE SUR LES EAUX CENTRE CANADIEN DES EAUX INTERIEURES

BURLINGTON (ONTARIO) 1992

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GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

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GEMS: PROGRAMME MONDIAL DE SURVEILLANCE CONTINUE DE L'ENVIRONNEMENT

GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

Troisième édition

Préparé en collaboration avec les partenaires suivants:

Le Programme des Nations Unies pour l'Environnement

L'Organisation Mondiale de la Santé

L'Organisation des Nations Unies pour l'Education, la Science et la Culture

L'Organisation Météorologique Mondiale

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En guise de référence, veuillez citer:

Guide Pratique GEMS/EAU Troisième édition

GEMS/W. 95.1

Traduction:

La traduction française du Guide Pratique GEMS/EAU - Troisième édition (GEMS/Water Operational Guide - Third Edition) a été complétée en 1995 sous la direction de:

M. Martial Dray

Centre de Recherches Géodynamiques Institut de Limnologie

Université Pierre et Marie Curie Thonon-les-Bains, France

La version française du document a été publiée en 1995.

Editeur

Dr. Martine Allard

Institut national de recherche sur les eaux Direction générale des eaux intérieures Conservation et Protection

Environnement Canada

Avertissement:

Ce document ne constitue par une publication. Cette troisième édition du Guide Pratique GEMS/EAU a été réalisée par le Centre collaborateur OMS pour la qualité des eaux superficielles et souterraines à l'Institut national de recherche sur les eaux situé au Centre canadien des eaux intérieures de Burlington, Canada, pour le compte de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), du Programme des Nations Unies pour l'Environnement (PNUE), de l'Organisation des Nations Unies pour l'Education, la Science et la Culture (UNESCO) et de l'Organisation Météorologique Mondiale. Seuls les auteurs sont responsables des propos tenus dans leurs articles.

Copyright:

Toutes les parties de ce guide peuvent être traduites ou reproduites excepté pour un usage commercial.

Pour de plus amples renseignements, veuillez contacter:

Directeur du groupe PEP Directeur du CAP pour le GEMS Coordonnateur du Programme GEMS/EAU Organisation Mondiale de la Santé Programme des Nations Unies Institut national de recherche sur les eaux

1211 Genève 27 pour l'Environnement Environnement Canada

Suisse C.P. 30552 C.P. 5050

Nairobi, Kenya Burlington (Ontario)

Canada L7R 4A6

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PROGRAMME MONDIAL DE SURVEILLANCE ET D'EVALUATION DE LA QUALITE DES EAUX

PNUE/OMS/UNESCO/OMM

GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

AVANT-PROPOS

Voici la troisième édition du Guide Pratique GEMS/EAU. Elle a pour objet de promouvoir la mise en oeuvre du programme mondial GEMS/EAU à l'échelle nationale.

GEMS/EAU est un programme international d'évaluation et de surveillance de la qualité des eaux, réalisé conjointement par l'OMS, l'OMM, l'UNESCO et le PNUE. Depuis douze années maintenant que ce programme existe, le bilan est positif. Pendant ces douze années, il a aidé différents pays dans la mise en place et la consolidation de leurs opérations de surveillance de la qualité des eaux et les a assistés sur le plan méthodologique et sur la garantie de la qualité des analyses. Ce programme a également fourni une évaluation périodique des ressources mondiales en eau douce dans le monde. Ces réalisations ont pu être possibles grâce à l'engagement actif dans ce programme des participants de tous les réseaux nationaux du monde.

Naturellement, ce type de programme doit pouvoir s'adapter aux changements de situation et répondre à la demande grandissante d'informations et de données sérieuses en matière d'environnement. Ainsi, en 1991, la seconde phase du programme était amorcée afin de réactualiser le programme en fonction des besoins de la décennie commençante.

Un programme sérieux exige des structures opérationnelles sérieuses d'où cette troisième édition du Guide Pratique GEMS/EAU.

Et, bien sûr, elle ne sera pas la dernière. Comme le développement du programme, incluant des méthodes nouvelles ou

améliorées, se fait en fonction de l'expansion des activités de coordination de surveillance de la pollution de l'eau sur le terrain et de l'interprétation au niveau national et international, de nouvelles éditions réactualisées seront publiées. Une réactualisation semblable, dans le but d'une meilleure incorporation des données descriptives et hydrologiques pour la réalisation d'une évaluation fiable et complète, est déjà prévue. C'est le but du programme GEMS/EAU pendant cette seconde phase, non seulement pour consolider et harmoniser les opérations de surveillance au niveau analytique, mais également pour fournir les informations et outils nécessaires pour le soutien d'une gestion renforcée des ressources en eau douce.

Nous prenons en compte toutes les suggestions que vous voudriez émettre au sujet de cette édition. Ceci permettra l'amélioration croissante du Guide Pratique et une constante actualisation en fonction des besoins des participants du réseau dont l'énergie a rendu cette volonté mondiale possible. Nous espérons que dure cette étroite coopération pour que le monde de demain soit meilleur pour nous tous.

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PROGRAMME MONDIAL DE SURVEILLANCE ET D'EVALUATION DE LA QUALITE DES EAUX

PNUE/OMS/UNESCO/OMM

GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

INTRODUCTION

Genèse du projet

Le Système Mondial de Surveillance de l'Environnement (GEMS) est une volonté de collaboration de toutes les communautés du monde pour acquérir, à travers des opérations de surveillance et d'évaluation, les données et les informations nécessaires pour une gestion nationale de l'environnement. Le GEMS est une grande opération des Nations Unies, conduite par un petit Centre d'Activité du Programme au sein du PNUE, qui a pour but de coordonner et rassembler toutes les activités de surveillance et d'évaluation de l'environnement effectuées par des organisations spécialisées des Nations Unies et par des institutions nationales et internationales. Les quatre Organisations qui participent directement à ce projet ont un intérêt permanent dans l'évaluation et la surveillance des ressources en eau. Le programme de surveillance de la qualité des eaux de l'Organisation Mondiale de la Santé a été élaboré à la suite de la résolution WHA25.43 par laquelle l'assemblée demandait spécifiquement à l'Organisation de collaborer avec les gouvernements et les organismes internationaux compétents pour mettre sur pied un réseau de surveillance de la qualité des eaux traitant efficacement des problèmes de pollution internationale d'une importance capitale pour la santé publique. Le programme hydrologique international de l'Organisation des Nations Unies pour l'Education, la Science et la Culture porte sur des études scientifiques de la qualité de l'eau, et collabore, avec le Programme des Nations Unies pour l'Environnement, à l'élaboration d'un inventaire mondial des fleuves. Des informations sur le réseau et les capacités des stations hydrologiques existantes peuvent être obtenues dans le Programme Hydrologie et Ressources en eau de l'Organisation Météorologique Mondiale qui, de plus, s'occupe des principes et techniques de conception et d'exploitation des réseaux hydrologiques.

Depuis son origine, le PNUE a participé et accordé son appui à toute une suite d'activités en rapport avec la surveillance de la qualité des eaux. Ainsi, le présent projet s'intègre au Système Mondial de Surveillance de l'Environnement (GEMS) du PNUE qui aujourd'hui se compose des groupes d'activités suivants: atmosphère et climat, polluants de l'environnement et ressources terrestres renouvelables. Le projet de surveillance et d'évaluation mondiale de la qualité des eaux (GEMS/EAU) s'intègre dans le sous-groupe des polluants de l'environnement nuisibles pour la santé au même titre que la surveillance de l'air et de l'alimentation et de leur effet sur la santé.

En 1974, l'OMS avec l'assistance du PNUE a entrepris l'élaboration d'un programme mondial de surveillance de la qualité des eaux en rapport avec la santé. En janvier 1975, une réunion d'experts était convoquée à l'Institut Fédéral d'Hydrologie de Coblence, République Fédérale d'Allemagne, pour préparer le plan de ce programme. Cette réunion a été suivie par une série de consultations avec d'autres organisations internationales. En novembre 1976, sortait un programme commun PNUE/OMS/UNESCO/OMM sur la surveillance mondiale de la qualité des eaux (GEMS/EAU), appuyé par le Fonds du PNUE pour l'Environnement. Les grandes lignes de ce programme (approches, méthodes utilisées, définition des limites) ont été élaborées et approuvées lors d'une réunion inter-régionale d'experts en décembre 1977 (1).

Les premiers objectifs de ce programme furent:

(a) de collaborer avec les Etats Membres à la mise en place de nouveaux systèmes de surveillance des eaux et au renforcement de ceux qui existaient;

(b) d'améliorer la validité et la «comparabilité» des données sur la qualité de l'eau dans et entre les Etats Membres;

(c) d'évaluer l'incidence et les tendances de la pollution des eaux par des substances persistantes et dangereuses à long terme.

Le projet est mis en oeuvre en étroite collaboration entre toutes les organisations participantes. Une coordination centrale assure un développement homogène dans le monde entier. Cependant, l'exécution en est le plus possible régionalisée. Ceci revient à dire que les bureaux régionaux de l'OMS en assument la responsabilité dans leurs régions avec leurs homologues de l'UNESCO, de l'OMM et du PNUE. Des laboratoires de référence régionaux les assistent dans cette tâche.

Dans chaque pays participant, un service ou organisme national est désigné comme point focal pour mettre en oeuvre le projet dans ce pays (centres nationaux). Le centre de collaboration de l'OMS pour la qualité des eaux de surface et souterraine de l'Institut national de recherche sur les eaux (INRE) situé au Centre canadien des eaux intérieures (CCEI) sert de banque mondiale de données.

Mise en place du programme pendant la phase 1

Le programme GEMS/EAU a été réactualisé une première fois en 1983 lors de la réunion inter-régional d'experts convoquée au CCEI (2) afin de revoir la conception et l'exécution du projet. Alors que les objectifs du programme restèrent inchangés il a été recommandé d'insister sur les données se rapportant aux polluants portant atteinte à la santé publique.

(7)

Au cours des dix premières années de fonctionnement du programme (GEMS/EAU - Phase 1) des progrès importants ont été constatés dans les cinq domaines suivants:

• La méthode de surveillance: a été mise au point en tenant compte de la conception du réseau, des procédures

d'échantillonnage et analytiques et du mode de traitement des données. Elle a été établie selon les grands fondements mis au point par les agences de l'eau, de la santé et de l'environnement pour leur programme de surveillance de la qualité de l'eau. Un grand nombre de réseaux de surveillance de la qualité des eaux des pays en développement ont été élaboré conformément au Guide Pratique GEMS/EAU (3) à partir duquel deux éditions ont été publiées et distribuées en anglais, français et espagnol à plus de 1500 exemplaires.

• Le réseau mondial standardisé: a été mis en place dans un premier temps pour la surveillance des eaux douces, incluant les eaux de surfaces et les eaux souterraines. Un total de 450 stations a été officiellement prévues dans 59 pays. Un suivi régulier a été réalisé par 344 stations de surveillance dont 240 situées sur des rivières, 43 sur des lacs et 61 au niveau des nappes souterraines. A travers le monde 42 pays ont activement participé et contribué à la création de la banque mondiale de données de l'Institut national de recherche sur les eaux du Canada où plus de 500 000 données ponctuelles sont stockées. Les informations tirées des données recueillies de 1979 à 1987 ont été publiées (4,5,6).

• La formation du personnel national: a été le principal objectif du programme. Au total, 14 stages de formation d'une durée de deux semaines ont été organisés dans tous les continents (en anglais, français et espagnol). Ces stages couvraient différents sujets tels que les méthodes de surveillance et le contrôle de la qualité analytique. Au total, 269 stagiaires issus de 56 pays provenant des administrations nationales de la santé et de l'eau et des laboratoires du projet y ont participé.

• Le contrôle de la qualité de l'analyse (CQA): a été très tôt reconnu comme étant indispensable pour l'obtention de données fiables et comparatives. Par conséquent, un programme de contrôle régulier de la qualité fut mis en place au sein du Environmental Monitoring Systems Laboratory (EMSL) de l'USEPA. Sur une base biennale, des échantillons de contrôle de qualité furent envoyés à 250 laboratoires du monde entier et 80 laboratoires de 40 pays ont participé à une étude de comparaison inter-laboratoires (voir références 7,8).

• L'évaluation mondiale de la qualité des eaux douces: a été entreprise par le programme pour la première fois en 1987/88.

Un résumé du rapport d'évaluation regroupant les résultats nationaux et les besoins pour la surveillance des années à venir a été élaboré par un groupe de scientifiques et réactualisé par des experts gouvernementaux en 1988 (10). Une publication détaillée apparaît fin 1989 intitulée "Qualité mondiale des eaux douces, première évaluation"(11).

Après dix ans de fonctionnement, le programme fut réactualisé à Genève en 1988 par des experts désignés par les organismes PNUE/OMS. Un remaniement du programme fut décidé. La phase 2 devait prendre en compte toutes les informations

géographiques, les mesures des métaux à l'état de trace et les mesures des matières organiques, pour leur utilité, comme données de surveillance dans l'évaluation mondiale de la qualité de l'eau et dans l'étude de l'évolution des analyses. A la suite de cette

demande, une conférence pour la réactualisation des activités de GEMS/EAU s'est tenue à l'INRE en avril 1989 pour définir les grandes lignes du programme révisé de surveillance et les orientations pour le développement du futur programme GEMS/EAU Phase 2.

GEMS/EAU Phase Deux

Un groupe d'experts réunis à Leningrad (1990) pour la révision du Programme GEMS/EAU a défini les priorités mondiales (12). Ils en viendront à conclure de la nécessité du passage de la surveillance à l'interprétation des données, à l'estimation des résultats et de l'évolution de la qualité de l'eau. Les objectifs à long terme furent alors définis comme étant les suivants:

(1) Fournir des évaluations sur la qualité de l'eau aux gouvernements, à la communauté scientifique et au public, portant sur la qualité des ressources mondiales en eau douce dans ses rapports avec la santé de l'homme et celle des écosystèmes aquatiques et sur les problèmes mondiaux de l'environnement, en particulier pour:

(i) définir la situation en matière de qualité de l'eau;

(ii) identifier et quantifier les tendances en matière de qualité d'eau;

(iii) définir les causes des conditions et tendances observées;

(iv) identifier les types de problèmes de qualité de l'eau qui se posent dans des zones géographiques déterminées;

(v) présenter les renseignements recueillis et les évaluations sous une forme que les organismes de gestion des ressources et de réglementation puissent utiliser pour évaluer les solutions de rechange et prendre les décisions nécessaires.

(2) Fournir aux gouvernements, à la communauté scientifique et au public des renseignements sur le transport des substances chimiques toxiques, des nutriments et d'autres polluants en provenance des principaux bassins

hydrographiques vers interfaces continents-océans et leur fournir éventuellement des estimations des flux des substances ainsi transportées.

(3) Renforcer les réseaux nationaux de surveillance de la qualité de l'eau dans les pays en développement, notamment en

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Une nouvelle structure de réseau comprenant 40 à 50 stations de référence, 300 à 400 stations de tendances et 60 à 70 stations de mesure des flux des cours d'eau a été proposée. Il faudra aussi accentuer les efforts pour préparer une approche conceptuelle des réseaux de surveillance régionaux des eaux souterraines.

Durant la phase 2, un comité permanent d'experts en qualité des eaux douces veillera au bon déroulement du programme et établira des évaluations mondiales.

Polluants à mesurer

Durant la phase 1 de ce programme, les variables de la qualité de l'eau à surveiller se regroupaient en trois catégories d'importance - fondamentales, optionnelles et mondiales. Le premier groupe concernait les variables jugées indispensables pour l'évaluation générale de la qualité de l'eau. La surveillance de ces variables n'exigeait pas d'appareillage cher et compliqué et elles devaient pouvoir être mesurées en tous points du réseau mondial. Le second groupe comprenait diverses substances présentant un intérêt en certains endroits. En conséquence, elles n'étaient pas mesurées partout mais seulement aux points où l'on savait ou suspectait leur présence en concentrations préoccupantes. Le troisième groupe se composait des substances s'avérant à long terme dangereuses pour le milieu en raison de leur toxicité, leur persistance et leur pouvoir de bio-accumulation. Ces trois catégories furent abandonnées lors de la réunion de Burlington en 1983 (2) et, compte tenu d'un intérêt croissant pour l'approvisionnement public en eau, regroupées en deux groupes, les variables fondamentales et les variables liées à des usages particuliers. La liste précédente des variables fondamentales fut légèrement agrandie par l'addition de constituants inorganiques supplémentaires. Les variables liées à des usages particuliers comprenaient la liste de paramètres pour les eaux potables, l'irrigation et la qualité de l'eau en général telle que la vie aquatique. Les fréquences de prélèvement furent également revues afin d'assurer le minimum nécessaire de surveillance.

Une liste réactualisée de variables a été proposée pour la Phase Deux de GEMS/EAU lors de la réunion de Leningrad en 1990 (12). La liste comprend les variables essentielles pour la surveillance de la qualité de l'eau et les variables traduisant l'impact d'une ou plusieurs pollutions (par ex: pollution organique par les eaux usées, effluents industriels, agrochimiques et d'irrigation, pollution par les industries minières, pollution acide). De nouveaux paramètres ont été ajoutés. La grande nouveauté par rapport à la liste précédente est la mise en place d'une procédure d'échantillonnage et d'analyse des matières particulaires car il a été découvert qu'elles jouaient un rôle crucial dans le transport et le flux de polluants.

Contrôle de la qualité de l'analyse

Un des buts essentiels du programme pendant la phase 1 a été d'améliorer la validité et la comparabilité des données de qualité de l'eau. Pour cela, la procédure s'est déroulée en trois temps. Dans un premier temps, toutes les méthodes d'analyses répondant à des impératifs fixés au préalable ont été identifiées. Les laboratoires participants ont été priés d'appliquer ces

méthodes. Une récapitulation des méthodes de référence, basées sur le manuel EURO (13) a été préparée et mise à la disposition de ces laboratoires. Dans un second temps, chaque laboratoire a dû mettre sur pied un suivi de contrôle de qualité de ses propres analyses. Des échantillons standard leur ont été fournis à cet effet. Dans un troisième temps, des séries d'études comparatives inter- laboratoire, coordonnées par le laboratoire mondial de référence, ont été réalisées. La première étude inter-laboratoire à l'échelle mondiale, à laquelle ont participé 80 laboratoires, a été achevée en 1983, les résultats publiés et commentés dans les Statistiques Trimestrielles Mondiales de la Santé en 1986 (7). Les échantillons de contrôle de qualité ont été distribués gratuitement aux laboratoires GEMS/EAU pendant l'année 1990. L'Environmental Monitoring Systems Laboratory de l'USEPA situé à Cincinnati a mené périodiquement une étude d'évaluation des performances officielles des laboratoires GEMS/EAU.

Durant la phase 2, le comité permanent d'experts en qualité des eaux douces de GEMS/EAU développera les objectifs de qualité des données. La garantie de qualité se poursuivra comme dans la phase 1, mais se développera grâce à des études supplémentaires d'évaluation de la performance et à des centres de formation spécialisés dans le contrôle de la qualité de l'échantillonnage sur le terrain et dans la gestion des données.

Compte-rendu des données

L'Institut national de recherche sur les eaux du CCEI opère comme banque mondiale de données (GLOWDAT). Les données sur la qualité de l'eau et les informations hydrologiques appropriées sont recueillies par chaque centre national. Ces données sont transmises soit directement à la banque mondiale de données soit par l'intermédiaire des bureaux régionaux de l'OMS, sur une base trimestrielle ou semestrielle. L'information hydrologique est transmise à l'Institut Fédéral d'Hydrologie de Coblence (Allemagne) via le Global Runoff Data Centre (GRDC) de l'OMM. Ces données sont alors traitées, validées et interprétées. L'INRE prépare et publie des rapports récapitulatifs (4,5,6). Les rapports sur l'évaluation séparée des données, les comptes rendus régionaux, les rapports de surveillance mondiale etc. ont été également réalisés pendant la Phase 1 (9,10,11).

Durant la phase 2, un annuaire de données du GEMS/EAU sera publié. Ces rapports constitueront un résumé statistique standardisé des résultats de la surveillance de toutes les stations de chaque pays. Les points importants de l'évaluation mondiale de la qualité de l'eau seront publiée tous les cinq ans. Sitôt le nouveau réseau de la Phase 2 opérationnel, une publication détaillée des résultats précis sera fournie. Les résultats spécifiques de ces bilans traiteront de l'existence des importants problèmes de la qualité de l'eau.

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Appui technique

La mise en oeuvre du programme et l'exploitation du réseau bénéficient de l'appui de diverses mesures. Deux directives techniques ont été mises en place préalablement à l'amorce de ce projet, lesquelles ont une utilité directe, la première est une publication UNESCO/OMS sur les enquêtes sur la qualité des eaux (14) et, la seconde un manuel de méthodes analytiques (13) préparé par le bureau régional de l'OMS pour l'Europe (OMS/EURO). A cause de la réorientation du programme, le guide

"Enquêtes sur la qualité de l'eau" a été considérablement remanié, et un nouveau guide intitulé "Evaluation de la qualité de l'eau" a été publié (15).

En outre, le Guide Pratique GEMS/EAU a été spécialement rédigé pour instruire tous les participants du projet sur les méthodes couramment employées. Il comporte un nouveau format de référence pour le compte-rendu des données. Cette publication est la troisième édition du Guide Pratique GEMS/EAU.

Guide Pratique GEMS/EAU

Le présent guide a été rédigé pour assurer une meilleure harmonisation des opérations du projet à l'échelle mondiale. Il réunit les instructions techniques essentielles concernant les personnels de terrain, et de laboratoire, le traitement des données et les bureaux de coordination nationaux, autrement dit tous les participants au projet. La version actuelle comporte les modifications proposées par le groupe d'experts de Leningrad (12) et en particulier une nouvelle liste de variables ainsi qu'un nouveau format pour le compte-rendu des données.

Le chapitre I "Choix de l'emplacement du réseau mondial" donne les grands critères de sélection des stations de prélèvement à inclure dans le réseau mondial. Les instructions pratiques pour la sélection des stations de rivière, de lac ou d'aquifère sont présentées. De plus, ce chapitre donne des exemples d'informations complémentaires et utiles à recueillir sur les stations de prélèvement.

Le chapitre II "Méthodes et fréquences des prélèvements" présente les programmes minimum de prélèvement pour différents types de milieu : rivière, lac ou aquifère et pour différents types de stations : stations de référence, de tendance ou de mesure de flux des cours d'eau. On y trouve les méthodes détaillées d'échantillonnage, la conservation des échantillons sur le terrain, la garantie de la qualité du travail de terrain et les variables de terrain à mesurer.

Le chapitre III " Méthodes analytiques" présente la nouvelle liste de variables établie par les experts réunis à Leningrad. Il fournit une brève description des variables et de leur rôle dans la qualité de l'eau et donne les grandes lignes des méthodes d'analyses. Les méthodes détaillées ne sont pas présentées dans cette dernière édition mais peuvent être retrouvées dans l'édition précédente du Guide Pratique ou dans les livres dont les références sont données en fin de chapitre.

Le chapitre IV "Surveillance de la qualité des matières particulaires" présente l'importance du prélèvement des matières particulaires dans l'étude de la qualité de l'eau. Des détails sur le travail de terrain et de laboratoire, ainsi qu'une interprétation des données sont fournis.

Le chapitre V " Analyse microbiologique" donne brièvement quelques informations importantes pour la mise en place d'une étude microbiologique.

Le chapitre VI "Surveillance biologique" présente brièvement les trois types de surveillance biologique autrement dit la mesure de la biomasse phytoplanctonique, le contrôle de la structure des communautés et l'analyse des tissus biologiques.

Le chapitre VII " Contrôle de la qualité de l'analyse" décrit en détail la procédure à appliquer lors de contrôle intra et inter laboratoire afin de parvenir au degré de précision de l'analyse exigé par le projet.

Le chapitre VIII "Mesures hydrologiques " explique l'importance des mesures hydrologiques dans le contrôle de la qualité de l'eau conformément aux guides et manuels de l'Organisation Météorologique Mondiale. Il donne des instructions techniques sur l'hydrologie élémentaire.

Le chapitre IX " Traitements des données" fournit les procédures et instructions relatives à la collecte, au transfert et au stockage des données dans le cadre du projet. Il contient les formules d'identification des stations ainsi que le compte-rendu des données relatives à la surveillance avec le codage nécessaire. Il présente aussi des sorties informatiques optionnelles de l'ordinateur central du Centre de collaboration de l'OMS de lINRE situé au Centre canadien des eaux intérieures.

Le chapitre X "Analyses des données et présentation" présente le schéma habituel de présentation des données dans l'annuaire des données GEMS/EAU.

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Bibliographie

(1) Interregional Review Meeting on the UNEP/WHO/UNESCO/WMO Project on Global Quality Monitoring, Geneva, 12-16 December 1977 (WHO doc. ETS/78.3).

(2) Reports of the Interregional Review Meeting on Water Quality Monitoring Programmes, Burlington (Ontario), 17-21 October 1983 (WHO doc. EFP/83.59).

(3) WHO (1978& 1987). GEMS/WATER Operational Guide, WHO, Geneva (first edition in English, French and Spanish;

second edition in English only).

(4) WHO Collaborating Centre for Surface and Groundwater Quality (1983), GEMS/WATER Data Summary. Canada Centre for Inland Waters, Burlington, (Ontario).

(5) WHO Collaborating Centre for Surface and Groundwater Quality (1987). GEMS/WATER Data Summary 1982-84.

Canada Centre for Inland Waters, Burlington, (Ontario).

(6) WHO Collaborating Centre for Surface and Groundwater Quality (1990). GEMS/WATER Data Summary 1985-87.

Canada Centre for Inland Waters, Burlington, (Ontario).

(7) Laboratory Performance Evaluation Studies and their Relationship to the Global Environmental Monitoring System in Water (GEMS/WATER), by P. Britton, World Health Statistics Quarterly, Vol.39, No.1, 1986.

(8) Winter, J.A. (1985) Quality Assurance Support to the GEMS/WATER Program. Water Quality Bulletin, vol.10, No.4, pp:209-212.

(9) UNEP & WHO (1988). Assessment of Freshwater Quality. Report on the Results of the WHO/UNEP Programme on HEALTH-Related Environmental Monitoring, UNEP, Nairobi.

(10) WHO (1988). The Quality of the Environment: A Health-Based Global Assessment. Report of a meeting of UNEP/WHO Government designated Experts, Geneva, 12-16 September 1988. WHO document WHO/PEP/88.15.

(11) Meybeck M., Chapman D., and Helmer R. (Editors). 1989, Global Freshwater Quality: A First Assessment. Blackwell Reference, Oxford.

(12) WHO (1991). GEMS/WATER 1990-2000 The Challenge Ahead. WHO document PEP/91.2.

(13) Examination of Water for Pollution Control - A Reference Handbook; editor M. Suess, Pergamon Press on behalf of WHO Regional Office for Europe, Oxford, 1982.

(14) Water Quality Surveys - a guide for the collection and interpretation of water quality data; Studies and Reports in Hydrology No.23, UNESCO/WHO, Paris, 1978.

(15) CHAPMAN, D. (Editor). 1992. Water Quality Assessments: A Guide to the Use of Biota, Sediments and Water in Environmental Monitoring. Published on behalf of UNESCO, WHO and UNEP. Chapman & Hall Ltd. London. 584 pp.

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PROGRAMME MONDIAL DE SURVEILLANCE ET D'EVALUATION DE LA QUALITE DES EAUX

PNUE/OMS/UNESCO/OMM

GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

TABLE DES MATIERES

Chapitre I: CHOIX DES EMPLACEMENTS DES STATIONS DE SURVEILLANCE Chapitre II: METHODES ET FREQUENCES D'ECHANTILLONNAGE

Chapitre III: METHODES ANALYTIQUES

Chapitre IV: SURVEILLANCE DE LA QUALITE DES MATIERES PARTICULAIRES

Chapitre V: PREPARATION ET REALISATION D'UN PROGRAMME D'ANALYSES MICROBIOLOGIQUES Chapitre VI: SURVEILLANCE BIOLOGIQUE

Chapitre VII: CONTROLE DE LA QUALITE ANALYTIQUE Chapitre VIII: MESURES HYDROLOGIQUES

Chapitre IX: TRAITEMENT DES DONNEES

Chapitre X: ANALYSES DES DONNEES ET PRESENTATION

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PROGRAMME MONDIAL DE SURVEILLANCE ET D'EVALUATION DE LA QUALITE DES EAUX

PNUE/OMS/UNESCO/OMM

GUIDE PRATIQUE GEMS/EAU

CHAPITRE I: CHOIX DES EMPLACEMENTS DES STATIONS DE SURVEILLANCE

Révisé par le centre collaborateur OMS pour la qualité des eaux superficielles et souterraines

Institut national de recherche sur les eaux Centre canadien des eaux intérieures

Burlington (Ontario)

Canada

SOMMAIRE

1.0 INTRODUCTION... 1

2.0 RESEAU GEMS/EAU ... 1

2.1 Objectifs de la surveillance ... 1

2.2 Définition des stations GEMS/EAU ... 1

2.3 Emplacement des stations ... 1

2.3.1 Critères de sélection... 1

2.3.2 Réactualisation du réseau... 2

2.3.3 Principales sources de pollution... 3

2.3.4 Utilisations de l'eau ... 3

2.4 Exploitation des données... 4

2.4.1 Opérations et contrôles ... 4

2.4.2 Planification et recherche... 4

3.0 DETERMINATION DU CHOIX DES SITES... 4

3.1 Processus ... 4

3.2 Collecte des informations ... 4

3.3 Estimation des besoins en données... 5

3.4 Enquêtes préliminaires... 5

3.5 Mise au point ... 5

3.6 Dossier de station... 5

4.0 SITES REQUIS POUR LES STATIONS EN RIVIERE... 5

4.1 La représentativité ... 7

4.2 Mesure du débit ... 7

4.3 Facilité d'accès ... 7

4.4 Distance au laboratoire... 8

4.5 Sécurité... 8

4.6 Eléments perturbateurs... 8

4.7 Installations et équipements de prélèvement... 8

4.8 Dispositif de prélèvement... 9

5.0 SITES REQUIS POUR LES STATIONS DE PRELEVEMENT EN LACS... 9

5.1 Caractéristiques générales ... 9

5.2 Bilan hydrologique ... 9

5.3 Classification trophique des lacs ... 9

5.4 Stratification et mélange des eaux... 10

(13)

5.6 Choix des emplacements ... 11

5.7 Prélèvements et profil de profondeur... 11

6.0 SITES REQUIS POUR LES STATIONS D'EAUX SOUTERRAINES ... 11

6.1 Caractéristiques du terrain ... 11

6.2 Facteurs influençant la qualité des eaux souterraines ... 12

6.3 Influences anthropiques... 13

6.4 Choix des emplacements ... 14

7.0 ANNEXES ... 15

7.1 Informations de base sur les stations de prélèvement en rivière ... 15

7.2 Informations de base sur les stations de prélèvement de lacs et de réservoirs... 20

7.3 Informations de base sur les stations de prélèvement d'eaux souterraines ... 24

Pour plus de renseignements sur le sujet de ce chapitre, se reporter au manuel "Water Quality Assessments: A Guide to the Use of Biota, Sediments, and Water in Environment Monitoring".

(14)

1.0 INTRODUCTION

La surveillance de la qualité des eaux, permettant de fournir des renseignements fiables et exploitables, ne peut être réalisée à bon marché. Il faut veiller à tirer tout le profit possible des données d'analyse et d'autres sources d'informations. Les premières étapes de la mise en place d'un système de surveillance des eaux consistent donc à décider des données nécessaires et de leur mode d'exploitation. Il convient ensuite de choisir les emplacements d'échantillonnage de manière à obtenir les renseignements

indispensables avec le minimum de travail. Ce chapitre donne des directives sur le choix des stations de prélèvement.

2.0 RESEAU GEMS/EAU 2.1 Objectifs de la surveillance

Les activités de surveillance entreprises dans la Phase Deux du Programme GEMS/EAU seront en rapport avec trois objectifs d'évaluation:

1. Détermination de la qualité naturelle de l'eau douce en absence d'impact d'activités humaines.

2. Détermination des tendances à long terme des niveaux critiques de pollution pour les ressources en eau douce.

3. Détermination du flux des éléments chimiques toxiques, de nutriments, de matières solides en suspension et d'autres polluants charriés par les grands fleuves à l'interface continent-océan c'est à dire au niveau des estuaires.

Pour respecter les exigences concernant les données de surveillance, il est nécessaire qu'un réseau très sélectif de stations de surveillance soit stratégiquement implanté dans le monde. Trois types de stations de surveillance sont envisagés lors de la réactualisation du réseau mondial de surveillance: les stations de référence, les stations de tendance et les stations de mesure des flux des cours d'eau.

Beaucoup de stations déjà existantes seront considérées dans le nouveau réseau comme des stations de référence ou d'impact, bien qu'il soit prévu des changements dans leur désignation et leur localisation. De nouvelles stations devront également être installées.

Les substances particulaires feront parties des éléments à échantillonner et à analyser car ils jouent un rôle crucial au niveau du cheminement et du flux des polluants. Le biote sera également prélevé dans des stations spéciales car le milieu vivant a la capacité d'adsorber la pollution et donc de fournir des informations que l'on ne peut pas obtenir par les analyses chimiques.

L'évaluation complète de la qualité de l'eau dans le monde n'est possible que si les principaux aquifères sont, eux aussi, contrôlés. Elle est particulièrement importante dans les pays où les ressources en eau de surface sont rares et où l'eau souterraine constitue la seule ressource en eau disponible. Les problèmes de qualité de l'eau souterraine ont atteint des niveaux critiques dans certains sous-continents car il existe, à travers le monde, peu de contrôle de routine de la qualité. La notion de prélèvement régional et de sélection de puits commence tout juste à se développer. Un effort particulier devra être fourni pendant la phase 2 du

Programme GEMS/EAU pour développer le contrôle régional des eaux souterraines. En attendant, le programme de la Phase 1 restera en vigueur.

2.2 Définition des stations GEMS/EAU

Les STATIONS DE REFERENCE sont implantées de manière caractéristique dans les lacs situés en altitude où, bien sûr, les sections amont non perturbées des cours d'eau, ne risquent pas de subir de pollution diffuse ou ponctuelle. Ces stations viseront à établir les conditions naturelles et à servir de référence pour les comparaisons avec les stations sur lesquelles l'homme exerce un impact direct important (stations de tendance et de mesure des flux des cours d'eau). Elles serviront à déterminer, à travers l'analyse des tendances, à la fois l'influence du transport à longue distance des polluants et celle des changements climatiques. Ce type de stations ne subit pas de transformations dans la Phase 2.

Les STATIONS DE TENDANCE sont implantées de manière caractéristique dans les grands bassins hydrographiques, les lacs ou les aquifères. Elles viseront à suivre les modifications à long terme de la qualité de l'eau sous l'effet de la pollution industrielle, agricole et urbaine ainsi que des différents modes d'utilisations des terres. Elles offriront aussi une base pour déterminer les facteurs qui influent sur la qualité de l'eau, telle qu'elle a été mesurée, ou sur les tendances relevées dans son évolution.

Les STATIONS DE MESURE DES FLUX DES COURS D'EAU sont situées à l'embouchure des principaux fleuves. Elles viseront à combiner les données hydrométriques aux données de qualité de l'eau pour définir les flux annuels des polluants et nutriments critiques descendant des bassins hydrographiques vers les zones proches du rivage des océans et des mers régionales.

Certaines stations de tendance peuvent également remplir ces fonctions.

2.3 Emplacement des stations 2.3.1 Critères de sélection

Le choix de l'emplacement des stations de la Phase 2 prend en considération les critères spécifiques suivants:

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Type de station Critères de sélection Type d'eau Station de référence - petit bassin hydrographique - lacs en altitude

non perturbé, (temps de résidence

- zones non polluées, de l'eau: 0.5 à 2 ans) - absence d'impact d'activités - sections amont d'un

humaines (routes incluses), cours d'eau

- éviter les bassins avec une

forte présence de roches

métalliques,

- située à plus de 100 km d'une source de pollution de l'atmosphère (villes,

industries etc.)

Station de tendance - bassins hydrographiques de - lacs et retenues

taille moyenne, (temps de résidence

- temps de réponse moyen aux de l'eau: 1 à 3 ans) dans l'utilisation des terres, - eaux souterraines - présence de pollution induite

de plusieurs ou d'une seule

activité dominante (industrielle,

municipale, agricole, minière etc.)

Station de mesure des - bassins hydrographiques principaux: - rivières flux des cours d'eau à grand bassin versant,

à population et activité humaine denses à grande importance du débit par rapport aux eaux marines réceptrices

- présence d'estuaires,

- position de la station le plus en aval possible mais non influencée

par les marées,

- station représentative des caractéristiques générales de

la rivière

- possibilité de mesures de débit à l'emplacement même de la station de surveillance de la qualité

de l'eau

2.3.2 Réactualisation du réseau

Le nouveau réseau GEMS/EAU devra comporter 10 stations de référence au minimum pour commencer; 40 à 50 stations sont prévues à travers le monde entier. Ces stations devraient permettre d'obtenir des informations convenables sur les caractéristiques climatiques, hydrologiques et phytogéographiques de certaines régions du monde.

Les stations de tendance sont censées représenter l'impact de l'activité humaine sur la qualité de l'eau. Ces stations vont voir leur nombre augmenter afin de préserver les ressources en eau douce du monde. Le réseau de surveillance commencera par la mise en place de 100 stations de tendance et sera éventuellement étendu au nombre de 300 à 400 stations. Le réseau doit pouvoir étudier toutes les influences anthropiques sur la qualité de l'eau. La plupart des stations seront localisées dans des zones à forte pollution.

Cependant, pour déterminer l'impact d'activités humaines spécifiques, des stations seront implantées sur des bassins

hydrographiques soumis à une seule pollution humaine. Pour effectuer la transition de la Phase 1 à la Phase 2 du programme, le terme de "stations d'impact" sera utilisé pour les stations de tendance. Quelques stations de tendance peuvent également être utilisées comme stations de mesure des flux des cours d'eau.

Les stations de mesure des flux des cours d'eau serviront à déterminer le flux de substances organiques et minérales, et les flux d'autres constituants de l'eau (carbone, azote, phosphore) participant aux cycles géochimiques. Environ 40 à 50 stations au total, situées sur les principaux bassins hydrographiques du monde, recueilleront des informations d'ordre mondial et s'assureront que les terres émergées, les océans et les bords de mers sont convenablement représentés. Pour le calcul du flux, il est également essentiel d'obtenir la valeur du débit de la rivière à l'endroit exact de l'emplacement de la station.

(16)

2.3.3 Principales sources de pollution

Le choix des stations à implanter sera fonction du type de pollution à surveiller, de son importance et de son ampleur. Il devrait également être adapté aux différentes utilisations de l'eau. Dans la Phase 2 du Programme GEMS/EAU, sept types de pollution représentés au niveau mondial et/ou continental ou sous-continental ont été sélectionnés:

- déchets organiques provenant de déversements d'eaux usées et d'effluents d'industries agroalimentaires;

- eutrophisation des eaux de surface résultant d'apports ponctuels ou diffus de nutriments et de matières organiques;

- régions irriguées menacées par la salinisation qui pollue les eaux d'irrigation;

-utilisation de produits agroalimentaires, d'engrais, de pesticides entraînant la contamination des eaux de surface et souterraines;

- effluents industriels contenant des variétés de produits toxiques minéraux et organiques;

- effluents et eaux de filtration des industries minières affectant fortement les eaux de surface et souterraines;

-acidification des lacs, des rivières et même des eaux souterraines provenant du transport à longue distance des polluants par l'atmosphère.

2.3.4 Utilisations de l'eau

L'implantation des stations sera guidée par la mise en valeur de l'eau, son emplacement et son importance quantitative et qualitative. Un autre élément de poids sera le degré de risque présenté par toute pollution accidentelle. Une rivière en aval d'une grosse concentration urbaine, une nappe proche de décharges industrielles présenteront de plus grands risques et exigeront plus de surveillance que les sources en amont de tout déversement de polluants ou loin de tout point de contamination possible. Il ne faut pas oublier que l'emploi et le stockage de produits chimiques pour l'agriculture et le transport de produits chimiques par camions- citernes peuvent constituer des risques sérieux dans des zones relativement inhabitées.

Utilisation Critères

Toutes eaux

Adduction d'eau potable et Population desservie

à usage ménager

Irrigation agricole Valeur annuelle des récoltes et

effectif des exploitations

Abreuvement du bétail Nombre de têtes, valeur commerciale;

effectif des exploitations

Usages industriels Importance nationale et locale de l'usine.

- faible qualité (ex: refroidissement) Valeur annuelle de la production et - bonne qualité (ex: aliments, boissons) effectif du personnel employé

Eaux de surface

Pisciculture Qualité et valeur de la pêche,

Pêche sportive Nombre d'employés et fréquence

des sociétés de pêche, valeur des droits

Loisirs Nombre de participants, fréquence

natation d'utilisation, nombre de membre des

canotage clubs, distance des zones urbaines,

Navigation Quantité et valeur des marchandises

(risque d'envasement ou transportées, effectifs des travailleurs

de végétation aquatique)

Drainage Dommages possibles, coût des remèdes,

(risque d'envasement ou population affectée

d'obstructions causes de

débordements)

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2.4 Exploitation des données

L'exploitation des données peut se répartir entre les principes opérationnels ou de contrôle et ceux de planification et de recherche, et elle se situe ainsi à divers échelons d'organisation et en divers points géographiques.

2.4.1 Opérations et contrôles

Les principes des opérations et des contrôles comprendront:

1. L'identification des zones nécessitant des améliorations et l'évaluation du degré d'urgence.

2. La protection des usagers de l'eau passant par la détermination de l'efficacité des contrôles et du maintien ou de l'amélioration de la qualité de l'eau.

3. La mesure des changements de qualité pendant des périodes données en vue de détecter et de mesurer les tendances et de proposer des mesures de prévention.

4. L'évaluation de l'effet des changements dans l'alimentation du réseau hydraulique.

5. La détermination de la qualité de l'eau au passage des frontières entre les pays.

6. L'évaluation de la charge totale de polluants charriée par les fleuves au niveau de leur estuaire.

Les quatre premiers principes devraient être essentiellement mais non exclusivement locaux ou régionaux et ne couvrir qu'un seul bassin fluvial, lacustre ou aquifère, alors que les points cinq et six peuvent mettre en cause des intérêts et obligations internationaux.

2.4.2 Planification et recherche

La planification et la recherche se serviront des données pour:

1. Fournir des renseignements sur la qualité des ressources en eau susceptibles d'être exploitées pour répondre à des besoins futurs.

2. Prévoir l'effet de modifications délibérées dans l'alimentation sur la qualité de l'eau.

3. Aider à estimer l'effet d'aménagements hydrauliques projetés sur le régime aquifère (endiguement d'un fleuve, changement de la profondeur d'un lac, recharge artificielle d'une nappe, etc.).

4. Elaborer la formulation de modèles mathématiques.

5. Informer sur l'incidence et les tendances des substances spécifiques dangereuses.

3.0 DETERMINATION DU CHOIX DES SITES 3.1 Processus

Compte tenu des frais importants exigés par des prélèvements et des analyses régulières, il est nécessaire de consacrer du temps et des efforts à une planification soignée du système de surveillance. Le choix des emplacements doit être effectué selon une séquence logique comme celle décrite ci-dessous et il est fortement conseillé de codifier noir sur blanc, à chaque stade, l'ensemble des renseignements accumulés, les considérations et raisons ayant dicté les décisions, et ensuite d'archiver ces rapports. Non seulement "les écrits restent", ce qui permettra de s'y reporter commodément à l'avenir, mais ils favorisent la précision.

Les enquêtes préliminaires sont une démarche nécessaire non seulement pour le choix de la station mais également pour contrôler l'accessibilité du point de prélèvement, les moyens disponibles pour le prélèvement (pont, bateau etc.), le laps de temps écoulé entre le prélèvement et l'analyse en laboratoire et le coût du déplacement jusqu'à la station.

3.2 Collecte des informations

1. La première démarche est de relever et de répertorier tous les facteurs susceptibles d'influencer, directement ou non, la qualité de la masse d'eau. On y inclura tous les apports et les pertes ponctuels ou diffus, pouvant exercer un effet marquant. On tiendra compte également de tous les antécédents sous les rubriques géographie, topographie, climatologie, météorologie, hydrologie, hydrogéologie, utilisation des sols, urbanisation, industrialisation et agriculture.

Cette enquête devra comprendre, dans la mesure du possible, tous les changements prévus ou probables, à court et à long terme, de ces facteurs.

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2. L'étape suivante consiste à rassembler tous les renseignements disponibles sur les utilisations de l'eau et sa quantification mais encore sur les impératifs de qualité et leur importance, pour en établir l'inventaire. Là encore il faut tenir compte de tous les changements prévus et probables ainsi que des besoins qualitatifs et quantitatifs pouvant en résulter.

3. Les traitements d'eau présents et futurs seront décrits afin d'identifier les possibilités de réutilisation et de recyclage.

4. Il peut déjà exister quelques données sur la qualité de la masse d'eau ou sur une partie de celle-ci. Elles devront être rassemblées, mais leur ancienneté affectera, bien évidemment, le crédit qu'on pourra leur accorder.

5. C'est à ce stade que pourront être préparées des cartes mettant en relief les principaux aspects des influences et usages présents et futurs.

3.3 Estimation des besoins en données

Sur la base des renseignements recueillis il devrait alors être possible:

1. D'estimer les importances relatives des différents types de problèmes liés à la pollution de l'eau et à l'utilisation des sols.

2. D'estimer l'importance relative des facteurs qui influencent la qualité des eaux à divers usages

3. De voir quels renseignements sont nécessaires pour répondre aux besoins de contrôle, de planification et des nécessités de base et pour assurer la surveillance de substances dangereuses spécifiques.

4. De choisir les stations ou emplacements de stations susceptibles de fournir les renseignements nécessaires.

3.4 Enquêtes préliminaires

Autant que possible, on procédera à des enquêtes préliminaires dans les zones de prélèvement envisagées. Elles aideront à cerner les endroits où la qualité de l'eau est la moins satisfaisante voire critique. Les analyses devront porter sur les principaux déterminants et sur tout autre élément que les renseignements recueillis donneraient à soupçonner en concentrations significatives.

Ces enquêtes ne devront pas être limitées aux stations prévues mais réparties de manière à couvrir d'autres points de prélèvements accessibles dans la masse d'eau considérée. Il vaut mieux étalonner ces enquêtes sur une période représentative, mais même une enquête unique associée à des informations de base devrait donner des orientations utiles.

Pour les rivières, l'enquête préliminaire doit inclure plusieurs stations sur une section donnée de la rivière et devra contrôler le mélange latéral sur chaque site. De telles enquêtes doivent être effectuées pendant des conditions environnementales extrêmes autrement dit lors de la saison des pluies pour les régions tropicales, ou pendant l'hiver pour les régions nordiques ou montagneuses. Pour les lacs, ces enquêtes doivent être réalisées sur un profil vertical lors de la production maximale d'algues et juste avant le basculement des eaux qui a lieu en hiver. En ce qui concerne les eaux souterraines, ces enquêtes doivent être réalisées pour dresser un schéma préliminaire de la qualité de l'eau à partir des différents forages, puits et/ou sources afin de choisir l'emplacement des stations les plus représentatives.

3.5 Mise au point

Dès le début des enquêtes et analyses, les résultats seront retournés aux responsables du contrôle et de la planification de la qualité des eaux. Au bout d'un délai fixé, un examen des résultats fournis aura lieu pour voir s'ils répondent aux besoins en informations. On envisagera tout changement des lieux de prélèvement susceptible d'améliorer la valeur des données, et il se peut qu'une simple prolongation d'enquête soit suffisante.

Même lorsqu'un réseau de surveillance est déjà en exploitation, une réévaluation complète selon le plan ci-dessous peut être intéressante et se traduire par une utilisation plus efficace des ressources.

La séquence du choix des emplacements est schématisée à la figure 1.

3.6 Dossier de station

Les fiches d'information pour stations de prélèvement en cours d'eau, lacs et eaux souterraines, jointes en annexes de ce chapitre, indiquent tous les renseignements à fournir pour chaque station. Elles renseignent sur l'emplacement de la station, sur les caractéristiques physiques et hydrologiques. Elles contiennent également des informations sur les facteurs influençant la qualité de l'eau, sur l'utilisation de l'eau ainsi que sur les prélèvements et analyses effectués. Ces fiches pourraient constituer la base d'un dossier complet sur chaque station servant entre autres de référence pour l'interprétation des données obtenues, surtout en cas d'inévitables changements de personnel.

4.0 SITES REQUIS POUR LES STATIONS EN RIVIERE

Une fois l'implantation générale d'une station de prélèvement déterminée sur la base des considérations précédentes, divers facteurs influencent encore sa position exacte, à savoir.

(19)

Figure 1. Schéma du processus pour le choix des stations de prélèvement

(20)

4.1 La représentativité

L'échantillon doit être représentatif, en ce sens que les déterminants qu'il contient doivent y être en même concentration que dans la masse d'eau au lieu et au moment du prélèvement. Donc, pour qu'un échantillon soit représentatif, le milieu doit être bien brassé à l'endroit du prélèvement.

En rivière, on peut constater un certain décalage dans la dispersion latérale des écoulements ou des affluents selon la vitesse, la turbulence et la quantité de courant en aval. D'autres retards peuvent intervenir en brassage vertical, surtout si l'affluent est à une température différente.

Dans tous les prélèvements en rivière, on s'assurera de l'homogénéité au niveau de la section transversale du point d'échantillonnage. Ceci est possible par le biais de prélèvements successifs sur toute la largeur et à différentes profondeurs. Les conditions de prélèvement proposées pour un échantillonnage asservi au débit de la rivière sont présentés dans le tableau 1.

Certaines variables comme la conductivité, l'oxygène dissous, le pH ou la température peuvent être mesurées in situ sur le terrain.

Des variations verticales dans la concentration des matières en suspension peuvent apparaître même si les substances dissoutes sont bien homogénéisées dans la colonne d'eau. Ceci est dû aux variations de la vitesse de l'eau. Des tests d'homogénéité du milieu devront être répétés pour couvrir les forts comme les faibles débits.

Tableau 1. Tests d'homogénéité sur une section de rivière

Débit annuel Classification Nombre de points Prélèvement

moyen en m3/s nom de prélèvement profondeur(1)

moins de 5 ruisseau 2 1

5 à 150 rivière 4 2

150 à 1000 rivière/fleuve 6 3

plus de 1000 grand fleuve minimum 6 comme pour les 4

rivières ci-dessus, des points supplémentaires doivent être ajoutés quand la taille du fleuve augmente par un facteur de 2.

(1) Les prélèvements seront effectués autant que possible à au moins 30 cm sous la surface ou à 30 cm du fond, et il faudra veiller à ne pas remuer la vase.

Les procédures d'échantillonnage en rivière non homogène peuvent devenir fastidieuses et il sera peut être préférable de déplacer la station en aval vers une zone homogène si les conditions requises sont encore satisfaites. Dans certains fleuves, et surtout les grands, ce déplacement peut être impossible du fait d'affluents arrivant en amont du point de mélange des eaux usées, le courant n'étant pratiquement nulle part homogène.

4.2 Mesure du débit

Lorsqu'on opère en rivière, spécialement pour les stations de mesure des flux des cours d'eau, il faut mesurer le débit à la station pour calculer la charge massique des divers déterminants. Ces données sont nécessaires pour la bonne gestion de la ressource en eau, et pour estimer les variations de la qualité de l'eau à la station. Pour mettre en place ces stations de mesure de la qualité des eaux on s'efforcera de les installer à proximité ou à l'endroit même des stations de jaugeage. Idéalement les stations de jaugeage devraient coïncider avec celles de prélèvement mais si elles sont en amont ou en aval en un point où aucun changement important n'est intervenu on peut s'en contenter. Il est quelquefois possible d'approximer le débit à partir de mesures effectuées par deux ou plusieurs stations de jaugeage. S'il n'en existe pas, il sera alors nécessaire d'installer une station de mesure du débit au niveau de la station de prélèvement. Il ne faut pas oublier que si l'opérateur doit se livrer à des mesures de débit assez longues ce sera au détriment de son temps de travail d'échantillonnage. Pour plus d'informations concernant les mesures hydrologiques, se reporter au chapitre VIII.

4.3 Facilité d'accès

Le responsable des prélèvements est assigné à transporter un matériel assez lourd ainsi que des échantillons d'eau ce qui réduit sa distance de marche. En conséquence, plus le lieu de prélèvement est difficile d'accès, plus il mettra de temps à le parcourir ce qui réduira son temps de travail d'échantillonnage. De plus, le site devra rester accessible dans toutes les conditions de temps et de débit. L'accessibilité de la station est donc une donnée importante, particulièrement dans les régions exposées à de sévères conditions climatiques (gel, grosses pluies etc.).

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4.4 Distance au laboratoire

Les échantillons contiendront trois types de déterminants: conservatifs tels les chlorures et qui se dégradent pas avec le temps, non conservatifs mais fixables tel l'azote à l'état ammoniacal et non conservatifs et non fixables telle la DBO. Le temps de transport au laboratoire déterminera le nombre de mesures analytiques que l'on pourra effectuer sur une station. Tout transport de plus de 24 heures de la station au laboratoire rendra cette station pratiquement inexploitable.

4.5 Sécurité

Les prélèvements en lacs ou rivières peuvent être dangereux, surtout par mauvais temps ou en période de crue, et l'on en tiendra compte dans le choix des stations. Si l'on ne peut éviter un site dangereux, il faudra prendre toutes les précautions de rigueur et utiliser des équipements de sécurité.

4.6 Eléments perturbateurs

La teneur en oxygène dissous aura tendance à s'élever si la station est en aval proche d'un déversoir, et à diminuer si elle est en amont. Les prélèvements successifs en de tels points donneront des résultats comparables mais généralement non représentatifs de l'ensemble du cours d'eau. De même, un emplacement en aval d'un bras ou d'une rivière présentant une végétation non

représentative fournira des échantillons faussés par la photosynthèse et la respiration.

Il convient d'éviter les prélèvements aux confins de la terre ou de l'eau c'est à dire au niveau des rives ou des côtes où l'eau ne sera pas représentative du courant principal.

4.7 Installations et équipements de prélèvement.

Il existe toutes sortes d'équipements ou d'installations disponibles selon les circonstances locales. Tous ont des avantages et des inconvénients évoqués ci-dessous.

Ponts

Les échantillonnages depuis des ponts sont généralement ceux que préfèrent les opérateurs en raison de leur facilité d'accès et de repérage latéral et vertical du point à prélever ainsi que de la possibilité de prélever en toute sécurité quelles que soient les conditions de temps et de débit. Les inconvénients sont les risques de la circulation routière et fluviale, surtout que les prélèvements s'effectuent, dans la plupart des cas, du coté aval des ponts. Les conditions hydrauliques sont de nature à faciliter le brassage et à augmenter la teneur en oxygène dissous, en cas de déficit, mais cet effet est rarement important. Le prélèvement depuis un pont est normalement la méthode la plus rapide et la plus économique pour l'échantillonnage en rivière.

Bateaux

Les bateaux procurent plus de mobilité et permettent d'échantillonner en tout point en suivant le cours ou en traversant une rivière ou un lac. Il faut toutefois bien repérer les points à l'aide d'un ou plusieurs amers. Il faut veiller à ce que le bateau ne fasse pas remonter la vase qui viendrait souiller le prélèvement. D'autres risques peuvent provenir de la navigation, des crues ou de la tempête, et les gilets de sauvetage sont de rigueur. Les temps de déplacement d'un bateau entre les stations sont longs et sa mobilité est compromise par le plus petit nombre de sorties qu'il peut effectuer. Une solution plus rapide, à condition de disposer de points de mise à l'eau, consiste à remorquer un petit bateau derrière une voiture, ou encore à laisser un bateau ancré au point de prélèvement.

Prélèvements à pied (en cuissardes)

Lorsqu'une rivière est peu profonde, on peut faire les prélèvements à pied. L'opérateur doit prélever en amont de ses pas, qui remuent inévitablement le fond. Cette méthode fournit des échantillons représentatifs mais risque d'être moins confortable pour l'opérateur s'il doit s'aider d'un bâton ou bien s'amarrer à la rive par un filin de sécurité.

Berge

Il ne faut recourir à ce mode de prélèvement que s'il n'y a pas d'autre alternative possible. L'échantillon sera prélevé de préférence en eau turbulente, ou à l'extérieur d'un coude, là où le cours d'eau est profond et le courant rapide. L'exécutant devra toujours s'amarrer à la rive par un solide filin de sécurité.

Téléphérique

Les câbles utilisés pour la mesure de vitesse du courant peuvent fort bien servir, moyennant certaines adaptations, aux prélèvements. Leur emploi se limite aux petites rivières.

Hélicoptère

Les prélèvements par hélicoptère ont l'avantage de la souplesse et de la rapidité car un échantillon peut être recueilli en tout point d'un fleuve ou d'un lac quelle qu'en soit la difficulté d'accès. Ils permettent d'accéder et d'échantillonner un grand nombre de stations en peu de temps, et l'opération est facile et rapide. Des essais ont montré que l'agitation de l'eau, liée au souffle des pales,

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n'affectait pas de façon significative la concentration en oxygène dissous. Le prix est élevé mais doit être considéré en fonction du coût total des prélèvements et analyses ainsi que du nombre d'échantillons.

4.8 Dispositif de prélèvement

Chaque fois que c'est possible, il est recommandé de prélever à l'aide d'un treuil et d'utiliser un flacon horizontal fermé à l'aide d'un messager. La constitution du flacon et sa propreté doivent correspondre aux normes requises pour l'analyse des substances à l'état de trace. Par exemple, un flacon en plastique est à éviter pour l'analyse des matières organiques à l'état de trace. De plus amples informations à ce sujet sont contenues dans le chapitre II.

5.0 SITES REQUIS POUR LES STATIONS DE PRELEVEMENT EN LACS 5.1 Caractéristiques générales

Un lac est défini comme étant une masse d'eau en partie fermée entourée de terre; un lac peut être d'origine naturelle ou artificielle (retenue ou lac de barrage).

Le comportement d'un lac est fonction de toutes sortes d'influences s'exerçant dans trois dimensions à la différence des rivières où le mouvement est pratiquement unidimensionnel. Du fait de cette complexité de comportement, les facteurs à l'origine des variations spatiales et temporelles de la répartition de la qualité des eaux d'un lac sont exposés en détail.

Un lac peut être caractérisé par des paramètres morphométriques, hydrologiques, chimiques, biologiques et

sédimentologiques en fonction de son âge, de son histoire, du climat et du bilan hydraulique. Chaque lac réagit à sa façon à cette combinaison de facteurs qui causent les grandes variations de la qualité de l'eau dans l'espace et le temps.

5.2 Bilan hydrologique

La composition de l'eau d'un lac est influencée par son bilan hydrologique, c'est à dire par l'équilibre entre les entrées et les sorties d'eau. Ce bilan n'est toutefois pas le seul facteur décisif car il y a aussi les échanges entre le compartiment sédimentaire et l'eau, et l'accumulation de matière organique par activité biologique.

Les principaux apports proviennent généralement d'affluents et de ruisseaux qui peuvent charrier toutes sortes de matières tant naturelles qu'artificielles. Des égouts et des eaux usées industrielles peuvent aussi se déverser directement dans un lac. Il reçoit en plus les infiltrations du drainage des terres modifiées par les activités agricoles; viennent s'y ajouter des eaux sous-lacustres provenant de sources souterraines et les corps étrangers véhiculés par la pluie. La mesure de ces derniers apports diffus est évidemment difficile.

La plupart des déversements (sorties d'eau du lac) sont la contrepartie directe des apports qui suivent le même cheminement.

Le déversoir principal sera la rivière par laquelle s'écoule l'eau du lac, et il faut y ajouter les captages à usage publique et industriel.

L'eau captée peut, après utilisation, soit retourner dans le lac soit être rejetée dans la rivière exutoire. Il peut également s'effectuer des mouvements d'eau sous-lacustres vers les formations aquifères voisines. Enfin, il faut ajouter le phénomène de perte d'eau par évapotranspiration.

Le temps de rétention théorique ou temps de résidence d'un lac sera le total des apports d'eau divisé par le volume du lac. Il peut varier en quelques mois pour les lacs peu profonds et en plusieurs décennies et plus pour les lacs grands et profonds. Le temps de rétention est le temps minimum pris pour rétablir l'équilibre après un grand changement dans les apports. Dans la pratique, il en est rarement ainsi sauf si le lac est parfaitement brassé. Le degré de brassage varie selon la configuration du lac et la localisation des entrées et des sorties d'eau. Si un lac est tout en longueur ou découpé, avec de nombreuses criques, ou composé de plusieurs bassins, le brassage sera médiocre et la qualité des eaux très variable. La stratification de l'eau réduit en outre le volume effectif d'eau disponible pour la dilution d'un apport nouveau.

5.3 Classification trophique des lacs

La production primaire de biomasse permet de distinguer quatre types de lacs:

Oligotrophe: Les matières nutritives, principalement les composés phosphorés et nitrés, sont présentes en faibles concentrations ce qui limitent la production de biomasse. Il y a équilibre entre la dégradation de la matière organique et la production de biomasse.

Mésotrophe: La quantité d'éléments nutritifs s'accroît ce qui entraîne l'augmentation de la production de biomasse, la matière organique commence donc à s'accumuler. Le fond du lac n'est pas toujours saturé en oxygène.

Eutrophe: Le lac devient riche en éléments nutritifs, la végétation prospère et d'importantes quantités de matière organique s'accumulent dans les sédiments du fond, avec de forts taux de concentration, consommant quelquefois complètement l'oxygène de l'eau du fond du lac.

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